螺纹桩静承载特性的室内模型试验研究

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螺纹桩是桩身带有螺牙的一种异形桩基础,螺牙的存在使得其具有良好的承载性能。本文通过螺纹桩承载性能的室内模型试验,研究了螺距和地基土密实度对螺纹桩的承载特性的影响,并结合模型桩侧阻力以及工程材料成本对螺纹桩的最优螺距展开了分析。(1)通过具有不同螺距的螺纹桩静载试验,分析了螺距对螺纹桩的荷载-沉降关系、承载力构成以及侧阻力分布特性的影响。研究表明,螺纹桩的承载能力以及沉降控制能力均优于直孔桩,螺纹桩属于端承摩擦桩;螺纹桩与直孔桩的侧阻强度分布存在差异,螺纹桩上半段侧阻力分布更集中,下半段发挥不完全,实际应用时,应对桩长合理选择。(2)通过不同密实度地基土中螺纹桩的静载试验,分析了地基土密实度对螺纹桩承载特性的影响。研究表明,螺纹桩在不同密实度地基土中的荷载-沉降曲线均属于缓变形,通过工程措施提高地基土密实度对螺纹桩承载性能与沉降控制能力有所改善,但在密实度较高的土层中使用此方法是不合适的;随着地基土密实度的增大,螺纹桩侧阻占比逐渐增大,当地基土密实度过大时,螺纹桩的破坏形态类似脆性破坏,当桩顶荷载超过极限侧阻时,桩身侧阻力发生降低现象。(3)基于模型试验结果开展了螺纹桩的螺距优化分析。分析表明,轴力法和s-lgQ曲线法均可用于螺纹桩的极限侧阻力的确定,在达到承载极限状态后,螺纹桩的侧阻力弱化效应低于直孔桩;在极限侧阻力控制条件下,模型桩的最优距径比为1.361,当距径比介于1.20~2.03时,螺纹桩可形成较高的侧阻增强系数;在材料成本控制条件下,模型桩的最优距径比为2.0,此时螺纹桩的经济效益可达直孔桩的6.68倍,当距径比在1.5~2.5之间时,螺纹桩的经济效益最佳。图32 表7 参75
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